發(fā)電廠電氣主接線可靠性比較分析

韓樹(shù)新　范宏寅

摘 要：對(duì)發(fā)電廠電氣主接線進(jìn)行選型時(shí)要從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，合理分析電廠主接線的可靠性，根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位，合理確定發(fā)電廠電氣主接線形式，提高發(fā)電廠電氣可靠性和安全性的同時(shí)增強(qiáng)發(fā)電廠電氣的經(jīng)濟(jì)性，取得經(jīng)濟(jì)性和可靠性的綜合最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠 主接線 可靠性比較

在電力系統(tǒng)中，電氣主接線是一項(xiàng)極為重要的部分，它的可靠性關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)是否安全和穩(wěn)定。那么發(fā)電廠電氣主接線的可靠性的概念就是在既定的可靠性規(guī)范之下，依據(jù)相關(guān)指標(biāo)，對(duì)發(fā)電廠的電氣主接線完成有關(guān)可靠性的評(píng)估工作，這不僅對(duì)于電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定有著關(guān)鍵的作用，還對(duì)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著極大的積極意義。

一、發(fā)電廠電氣主接線的可靠性研究概括

1.1主接線常出現(xiàn)的問(wèn)題

發(fā)電廠主接線系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題是系統(tǒng)故障，因此在開(kāi)始研究之前要對(duì)其系統(tǒng)的常見(jiàn)故障做出分析。主接線在電廠中是連接電氣系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)的重要緩解，但是本身沒(méi)有獨(dú)立運(yùn)行的功能。當(dāng)主接線出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，會(huì)使供電系統(tǒng)的連續(xù)性被迫中斷，并且還會(huì)對(duì)系統(tǒng)的安全性造成嚴(yán)重的影響，所以主接線常出現(xiàn)的問(wèn)題可以從連續(xù)性、充裕度和系統(tǒng)安全三大方面來(lái)考慮。

1.2主接線可靠性的重要因素

1.2.1斷路器影響可靠性。斷路器在整個(gè)主接線系統(tǒng)中起到的作用是很關(guān)鍵的，壓實(shí)最重要的部分，電廠主接線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就可以由斷路器的操作結(jié)果來(lái)改變。

因?yàn)閿嗦菲鞯慕Y(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在操作中有一定的難度存在，所以由于操作人員失誤導(dǎo)致發(fā)生故障的事件時(shí)有發(fā)生。因此，要求在安裝和操作斷路器的過(guò)程中，要使相關(guān)技術(shù)人員有豐富的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)的安裝、操作程序，使工作人員的注意力時(shí)刻保持高度集中，這樣才會(huì)使斷路器的可靠性有所提高。

1.2.2輸電線路和變壓器的影響。變電設(shè)備與輸配電線路均是電力系統(tǒng)的靜態(tài)配件部分，也是電氣系統(tǒng)的重要組成。當(dāng)這部分原件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)會(huì)引起故障的擴(kuò)大。輸電線和變壓器出現(xiàn)故障之后，整體系統(tǒng)的狀態(tài)可能出現(xiàn)變化，導(dǎo)致斷路器動(dòng)作的出現(xiàn)，所以系統(tǒng)修復(fù)的過(guò)程需要在斷路器切斷后完成。

二、電廠主接線可靠性的計(jì)算方法

2.1以故障擴(kuò)散為核心的評(píng)價(jià)方式

以故障擴(kuò)散為核心的評(píng)價(jià)方式是選擇前向搜索的算法，判斷主接線系統(tǒng)的斷路設(shè)備動(dòng)作是否在一定的范圍之內(nèi)，同時(shí)選擇故障擴(kuò)散的方法對(duì)故障的范圍進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而判定故障的類型。這種算法的核心是故障擴(kuò)散算法，在完成系統(tǒng)擴(kuò)散方式與作用范圍的確定后，能夠得到系統(tǒng)可靠性的判定指標(biāo)，從而簡(jiǎn)化了評(píng)價(jià)步驟，但是缺點(diǎn)是使得計(jì)算量在一定程度上有所增加。

2.2故障模式和后果分析方法的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的方法中，比較可靠的方法是故障模式與后果分析的方法，這種方式需要在一開(kāi)始以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為依據(jù)完成關(guān)鍵組成部分狀態(tài)的可能性判定。在完成這個(gè)工作后，通過(guò)對(duì)不同的系統(tǒng)故障狀態(tài)組合的分析，取得系統(tǒng)故障的集合。這種方法具有計(jì)算原理相對(duì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)構(gòu)流程也相對(duì)易懂。

2.3頻率和平均持續(xù)時(shí)間法的應(yīng)用

頻率與持續(xù)時(shí)間方法是以Markov為核心而擴(kuò)展出的，具體方法中包括了Markov在實(shí)際使用中的理論以及從發(fā)電機(jī)到負(fù)荷端口的狀態(tài)空間圖的計(jì)算。在實(shí)際運(yùn)算過(guò)程中，需要首先將元件故障不斷擴(kuò)展的條件納入，最后完成系統(tǒng)狀態(tài)空間圖的集成，同時(shí)以這些資料為基礎(chǔ)計(jì)算整體系統(tǒng)與組成部分的可靠性。

三、狀態(tài)空間法條件下發(fā)電廠電氣主接線可靠性比較方法

所謂狀態(tài)空間法，就是利用系統(tǒng)中各個(gè)元件與狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移模式和概率，并以馬爾福模型為條件，對(duì)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)。而對(duì)于發(fā)電廠電氣主接線的可靠性分析來(lái)說(shuō)，主要建立在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之上，找到其中變化的元件，利用最小割集法進(jìn)行分析。具體來(lái)說(shuō)，就是假設(shè)一個(gè)最小割集S，設(shè)Ci為最小割集，如果該最小割集中的元件全部發(fā)生異常，那么系統(tǒng)也會(huì)隨之出現(xiàn)狀況，所以，PF=P（S）。基于最小割集的復(fù)雜化，可以將其簡(jiǎn)單化，即把狀態(tài)空間分為兩個(gè)域，分別表示正常狀態(tài)空間和故障狀態(tài)空間，那么系統(tǒng)的故障頻率就可以近似認(rèn)為是故障空間內(nèi)最小割集元素之和。

四、發(fā)電廠電氣主接線的可靠性比較

4.1元件的可靠性數(shù)據(jù)

假設(shè)發(fā)電廠裝機(jī)容量為150MW，線路的總長(zhǎng)度設(shè)置為150m，那么元件的原始可靠性參數(shù)，就可以設(shè)置為PN：元件正常情況下的概率；PR：故障切除后修復(fù)狀態(tài)的概率；PS：擴(kuò)大型故障狀況下的概率；PM計(jì)劃中檢修的概率，Pf斷路器拒動(dòng)時(shí)的概率。

4.2可靠性指標(biāo)的計(jì)算

通過(guò)對(duì)以上列出的元件的可靠性指標(biāo)，并賦予相應(yīng)的數(shù)據(jù)，利用最小割集法，針對(duì)該發(fā)電廠的電氣主接線進(jìn)行可靠性評(píng)估和計(jì)算，從而得到各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的供電連續(xù)性指標(biāo)，以及在運(yùn)行當(dāng)中的安全性指標(biāo)。

4.3可靠性的比較分析

對(duì)于可靠性指標(biāo)本身來(lái)說(shuō)，尤其是在電廠電氣主接線中，其3/2斷路器接線的可靠性指標(biāo)不管是在何種故障狀態(tài)下都有著較高的可靠性，如單重故障、雙重故障，與雙母線的可靠性指標(biāo)相比有著較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，分析出現(xiàn)這種情況的原因?yàn)椋?/p>

首先，對(duì)于雙母線接線而言，多環(huán)路供電式難以形成，它的回路供電則是僅僅由一臺(tái)斷路器提供，這種接線方式可靠性不高；3/2斷路器則屬于多環(huán)路供電的方式之一，稱之為環(huán)網(wǎng)，它的回路供電由兩臺(tái)斷路器提供，不管是電源的進(jìn)線處，還是在負(fù)荷的出線處，都具有很好的可靠性能，即使是其中的一個(gè)斷路器出線故障，供電也不會(huì)受到很大的影響。

其次，3/2斷路器的接線隔離開(kāi)關(guān)在使用過(guò)程中具有極大的便利性，它應(yīng)用于電氣設(shè)備的檢修，在此過(guò)程中倒閘工作完全不需要進(jìn)行，從而有效規(guī)避了操作失誤而帶來(lái)的危險(xiǎn)；當(dāng)出現(xiàn)事故情況時(shí)，此時(shí)的3/2斷路器還起到了快速解決問(wèn)題的作用；對(duì)于雙母線的隔離開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，它的操作較為復(fù)雜，需要進(jìn)行運(yùn)行方式的改變，不可避免地要使用倒閘，事故發(fā)生概率提高，同時(shí)也不利于事故的處理與搶修，可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及3/2斷路器。

最后，在斷路器的檢修過(guò)程中，3/2斷路器接線方式不需要進(jìn)行改變，即旁路的操作；當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和快速解決，其工作的穩(wěn)定性得到了很好的保證；而當(dāng)檢修過(guò)程中采用雙母線的連接方式，就必須要進(jìn)行旁路操作，如此一來(lái)，供電的可靠性大大降低。

結(jié) 語(yǔ)

在對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行研究時(shí)，一個(gè)最為重要的方面就是研究發(fā)電廠電氣主接線的可靠性。在研究發(fā)電廠電氣主接線的可靠性時(shí)，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確的把握可靠性的內(nèi)涵與可靠性的指標(biāo)，并且針對(duì)不同的情況選擇合適的方法進(jìn)行可靠性的研究，以此來(lái)促進(jìn)發(fā)電廠供電的可靠性與安全性。

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